“惯容器-弹簧-阻尼”悬架系统正实综合研究
含惯容器的剪式座椅悬架动态特性研究
Ｓ ｃ ｉ ｓ ｓ ｏ ｒ ｓ Ｓ ｅ ａ ｔ Ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ
Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｈａ ｏ — ｂ ｉ ｎ， ＨＵ Ｂ ｅ ｉ ， ＮＩ Ｅ Ｊ ｉ ａ — ｍｅ ｉ ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ － ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ， ＸＵ Ｚ ｈ ｅ
ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｎ Ｉ Ｓ Ｄ ｓ ｃ ｉ ｓ ｓ ｏ ｒ ｓ ｓ ｅ ａ ｔ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ａ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ａ ｘ ｌ ｅ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ — ｄ ｕ ｔ ｙ ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ ．Ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｂ ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ｄ ｏ ｍａ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｄ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ａ ｎ Ｉ Ｓ Ｄ
精选汽车底盘新技术
可控惯容器 可控惯容器结构示意图
目前，电子控制悬架多是1~2个 参数可调的（调节阻尼或调节刚度， 空气悬架还可以调节车身高度），随 着惯容在悬架系统中的应用，阻尼、 刚度及惯容同时调节已成为可能，并 将与底盘其它子系统实现集成控制。
五大传感器：
转向盘转角传感器——转向的快慢、大小 加速度传感器——加速踏板油门动作传感器 车速传感器——输出与转速成正比的脉冲信号 车身高度传感器——车身与车桥的相对高度 制动压力传感器——制动管路中压力信号
DC全称为Dual Control，即双重控制---保证柔软舒适 性和灵活操控性能的双重控制。
该装置采用电子技术控制弹簧和减振器的工作模式，传 感器不断监测路况、驾驶者的风格及车辆负重，然后DC会 在0.05秒内对四个车轮的悬架弹簧和减振器进行精确的调整。 DC有四种模式可供选择： 1）最软模式：当车速低于15km/h时，可减少轮胎噪音；
(CVT): 无级传动由V型金属传动带和带轮组成, 主、被动带轮的可动部分轴向移动时改变传动带 与带轮结合的工作半径从而改变传动比
金属传动带
V型金属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧面金属 片组成，这种金属带传动，两个带轮间动力传递是靠作为
推力块的金属片的推力实现的。
CVT与AT、AMT比较
驱动力
发动机输出功率 路面附着系数
S 1V1 /V2
措施：控V制滑(V移1 率VSi、1)加/ 速t度
V1——非驱动轮 V2——驱动轮
驱动防滑：—— 控制滑移率
1、静止起步 正确操纵离合器和加速踏板
2、路面一侧很滑、一侧不滑 差速锁
3、两侧很滑 驱动防滑系统+ 差速锁
ASR的主要控制方式
1、发动机输出转矩控制
含惯容和杠杆元件的减振系统参数优化及性能分析
含惯容和杠杆元件的减振系统参数优化及性能分析作者：周子博申永军邢海军温少芳杨绍普来源：《振动工程学报》2022年第02期摘要：为了提高减振性能，设计了两种基于惯容⁃弹簧⁃阻尼器结构的含放大机构的减振系统，探讨了模型在受到外部激励时的减振效果。
根据牛顿第二定律建立了系统的动力学方程，并得到了其解析解，发现幅频曲线都存在独立于阻尼比的两个固定点。
基于H∞和H2优化准则，分别得到了系统的最优参数，并研究了惯容质量比和放大比对模型减振性能的影响。
发现在一定范围内，惯容质量比与放大比增大，幅频曲线峰值降低，两共振峰间距拉大，并通过数值仿真验证了解析解的正确性。
与其他减振模型在简谐激励和随机激励情况下比较，所设计模型大幅降低了共振振幅，并且拓宽了有效频带，表明其具有更好的减振性能。
关键词：振动控制;惯容;杠杆元件;力放大机构;参数优化中图分类号： TB535;O328 文献标志码： A 文章编号： 1004-4523（2022）02-0407-10DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2022.02.016引言在被动减振领域中，自1909年Frahm[1]发明无阻尼动力吸振器（Dynamic Vibration Absorber，DVA）距今已有100多年，经过不断优化改进，相继出现半主动控制系统、主动控制系统。
由于被动减振系统结构简单且可靠性高，应用范围广，目前依旧是研究热点。
Ormondroyd等[2]考虑到Frahm模型频带的局限性，加入阻尼，有效降低主系统的振幅并拓宽可用频率范围。
进入21世纪，Ren等[3]提出接地阻尼DVA，该减振系统比经典DVA效果更佳。
Almazan等[4]提出了一种由摩擦阻尼代替黏性阻尼的简单双向减振BH⁃TMD （Bidirectional and Homogeneous Tuned Mass Damper）機构，并控制25层混凝土建筑在地震载荷下的振动。
惯容器在车辆减振系统中的应用研究综述
汽 车工 程学 报
Ｃｈ ｎｅ ｅ Ｊ ｕｒ ａ ｆＡｕ ｏ ｏ ｉ ｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉ ｓ ｏ ｎ ｌｏ ｔ ｍ ｔ ｖ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｌ ． Ｏ ４ ０ １Ｎ ． １ Ｓ ｐｔ ２ １ ｅ ． ０１
惯容器在 车辆减振 系统 中的应用研 究综述
ＤＯ ．１ ．９ ９ ．ｓ．０ ５ １ ６ ．０ １ ４ １ Ｉ ０ ６ ￣ｉ ｎ２ ９ — ４ ９２ １ ． ． ２ ３ ｓ ００
Ｒｅ ｉ ｗ ｎ ｔ ｎｅ ｔ ｒａ ｔ ｐ ｉ ａ ｉ ｎｓ ｖ ｅ ｏ ｈｅ Ｉ ｒ ｅ ｎｄ Ｉ ｓＡ ｐｌｃ ｔｏ
ｉ ｈｉ ｌ ｍ ｐｉ ｓ ｅ ｎ Ｖｅ ｃ ｅＤａ ｎｇ Ｓｙ ｔ ｍ
ｐｉ ｏｎ ａｌｓ ｒ ｗ ｎｄ ｈ ｄ ａ ｌｃ ｉ ｒ ｅ ．Ａｓ ａ ｄ ａ ｅ ｈａ ｉａ ｗｏ ｐｏ ｔｅ ｅ ｅ ｔｔ ｕ ｓ ｉｕ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ｍ ａ ｓ ｎｉ ，ｂ ｌ— ｃ ｅ ａ ｙ ｒ ｕ ｉ ｎｅ ｔ ｒ ｎ ｉ ｅ ｌｍ ｃ ｎ ｃ ｌｔ － ｒ ｌｍ ｎ ｏ ｓ ｂ ｔｔ ｔ ｏ ｈ ｓ
ｄ ｍｐｉ ｙｓｅ ，ｓ ｃ ａ ｓ ｉ ｅ，ａ ｔｖｅ ａ ｌ－ ａ ｎｇ ｓ ｔ ｍ ｕ ｈ ｓ ｐａ ｓ ｖ ｃ ｉ ｎｄ ｈａ ｆ
些其它结构的减振研究中。 研究结果表明，惯容器 的加入能够很好 的提高传统减振系统的性能。此外，还对非线性因素对 其减振效果的影响研究进行了介绍。最后，对惯容器的应用前景进行了分析 。
关键 词 ： 惯 容 器 ； 悬 架 ； 网 络 ；性 能
中图 分类号：Ｔ ３ １ Ｐ９． ９
文献标志码 ：Ａ
Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｅ ｔｒ ｓ ｓ ｅ ｓ ｎ ｎ ｔ ｒ ； ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｅ ； ｕ ｐ ｎ ｉ ； ｅ ｗｏ ｋ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｎ ｏ
对惯量-阻尼-弹簧运动进行动力学分析
对惯量－阻尼－弹簧运动进行动力学分析当前各个学科相互渗透、相互融合已经成为发展的必然趋势。
物理作为一门自然基础学科也不是孤立存在，越来越多地融入了控制理论进行分析。
许多物理现象，例如在椭圆轨道运行的人造卫星，小车上的柔杆运动，都可以简化为惯量－阻尼－弹簧系统运动。
本文针对惯量－阻尼－弹簧运动进行动力学分析，并利用ＰＩＤ控制方法研究其特性。
受外加扭矩的惯量－阻尼－弹簧系统的模型如图１所示，其弹簧劲度为ｋ，阻尼系数为ｄ，外加扭矩为ＴＣ，转子的转动惯量分别为：Ｊ１和Ｊ２，转角分别为：θ１和θ２。
１运动建模由图１所示，列出该系统的动力学方程为：Ｊ１¨θ１＋ｄ（θ１－θ２）＋ｋ（θ１－θ２）＝ＴＣＪ２¨θ２＋ｄ（θ１－θ２）＋ｋ（θ１－θ２）＝０（１）当转动惯量Ｊ１＝１，Ｊ２＝０．１时，该系统的传递函数为：根据式１，选取状态参数如下：ｘＴ=［θ２θ２θ１θ１］；式１，可以用矩阵３来表示，其中ＴＣ≡ｕ。
为了便于对该系统分析，假设弹簧劲度为ｋ的变化范围：０．０９≤ｋ≤０．４，选取ｋ＝０．０９１；阻尼系数为ｄ的变化范围：选取ｄ＝０．０３６。
矩阵（３）变为矩阵（4）。
２系统稳定性分析系统能在实际中应用的首要条件是系统要稳定。
分析系统稳定性是经典控制理论的重要部分。
经典控制理论对与判定一个定常线性系统是否稳定提供了多种方法。
本文主要应用Ｎｙｑｕｉｓｔ稳定判据和Ｂｏｄｅ图判据两种方法来对系统进行分析。
２．１利用稳定判据分析系统稳定性２．１．１Ｎｙｑｕｉｓｔ判据由于一般系统的开环系统多为最小相位系统，Ｐ＝０，故只要看开环Ｎｙｑｕｉｓｔ轨迹是否包围点（－１，ｊ０），若不包围，系统就稳定。
悬架K C特性在底盘性能分析中的研究
悬架K C特性在底盘性能分析中的研究悬架系统是汽车底盘的重要组成部分，对于车辆的运动性能、操控性以及舒适性有着重要的影响。
因此，在汽车设计中，研究悬架系统的性能是非常重要的。
近年来，研究者们对于悬架系统的K C特性进行了深入探讨，并将其应用于底盘性能分析中。
悬架系统的K C特性是指在悬架系统中，悬架弹簧的刚度和悬架阻尼器的阻尼特性对于车辆的整体性能的影响。
其中，弹簧的刚度决定了车辆在经过障碍物等路况不良的路面上的回弹情况，而阻尼器则决定了车辆在运动中的稳定性和舒适性。
为了研究悬架系统的K C特性对底盘性能的影响，研究者们采用了多种方法进行实验和研究。
其中，通过建立数学模型和计算机仿真的方法，可以更加精确地分析不同参数的K C特性对车辆的性能产生的影响。
同时，实验室动态悬架试验台的应用也为研究悬架系统的性能提供了新的途径。
研究结果表明，在悬架系统的设计中，弹簧刚度和阻尼器阻尼应该同时被考虑，以获得最佳的底盘性能。
具体来说，通过提高弹簧刚度和降低阻尼器的阻尼，可以提高车辆的操控性和反应速度；而通过降低弹簧刚度和提高阻尼器的阻尼，则可以提高车辆的舒适性和稳定性。
除此之外，研究还发现，悬架系统的K C特性对车辆性能的影响还受到多种因素的影响，例如车体质量、车速、路面情况等。
因此，在实际的应用中，需要将这些因素考虑进去，进行多维度的综合分析。
总之，悬架系统的K C特性对车辆的底盘性能有着重要的影响，研究它的变化规律对于优化悬架设计具有十分重要的价值。
在未来的研究中，我们可以进一步深入挖掘K C特性对于车辆底盘性能的影响机理，为悬架系统的设计提供更加精准而全面的指导。
除了悬架系统的K C特性，底盘性能还与许多其他因素相关。
例如，轮胎的尺寸、轴距、重心位置、悬挂结构、弹性模量等都会对底盘性能产生影响。
因此，在悬架系统的设计中考虑到这些因素，进行全面的综合分析，才能获得最佳的底盘性能。
此外，底盘性能的评估也需要进行实际的路试测试。
车辆惯质悬架专利分析
车辆惯质悬架专利分析作者：赵学林来源：《科学与财富》2017年第12期摘要：车辆惯质悬架，也称为车辆ISD悬架，是一种由“Inerter（惯容器）-Spring（弹簧）-Damper（阻尼器）”组成的新型悬架。
本文从多方面对车辆惯质悬架领域进行了统计分析和梳理，从国内外专利申请量、申请人以及技术发展路线等方面进行深入分析。
关键词：惯质悬架；技术分解；专利分析1 前言目前，在汽车上普遍采用的仍多为以“弹簧一阻尼”结构体系为基础的传统机械悬架，其结构和主要参数不能随着汽车行驶速度和路面状况自动进行调节，悬架性能只是在车辆运行的某个工况下是最好的。
惯容器的发明，使得基于“弹簧-阻尼器”元件体系的经典隔振理论得到根本性的突破和变革，由此引出隔振理论的新发展。
由“惯容器-弹簧-阻尼器”构建的新型机械隔振系统比传统隔振系统具有更为理想的动态性能和隔振效果，一方面较之传统被动悬架具有更好的工作性能和动态特性，另一方面较之半主动/主动悬架，不需要能量的输入和结构复杂的控制系统。
因此，对于ISD悬架的研究，是一个紧跟机械隔振技术国际前沿，又切合车辆悬架技术发展趋势的课题，具有重要的学术价值和工程指导意义。
2 车辆惯质悬架技术状况分析2.1 专利申请趋势为了能够更清晰的了解本国车辆惯质悬架技术同国外之间的差异，对车辆惯质悬架技术发展历程中的国内外专利申请量情况进行了分析，如图2-1所示。
由图看出，我国的研究相对于全球技术的发展状况而言起步较晚，但是发展较为迅速，尤其2010年以后的申请量增长较快，申请量已经超过国外申请总量。
2.2 申请区域分布从图2-2可以看出，车辆惯质悬架领域申请产出排在前五位的国家或地区是日本、德国、美国、欧洲和中国，其中日本的申请量最大，约占全部申请总数的31%，美国、德国和欧洲申请量比较接近，中国的申请量仅次于上述国家，但也仅占7%的份额。
虽然申请量并不能完全代表本国在该领域的技术水平，但是它也在一定程度上反映了该技术在本国的发展状态。
液压惯容器的原理及研究
（4）
D兹觶 =Ax觶 浊淄
（5）
假设 浊淄，D 为常数（不随时间而变化），对（5）对时间作微分，则可得到
..
q=
Ah V D
..
X
（6）
根据能量守恒的原理，马达的输入的压力能功率等于马达的输出功
率，则： . DP.Q = T q hM
（7）
其中 驻P 为马达的压力差，即为 P2-P1，T 为理想转矩，浊M 为马达的机
目前引入车辆悬架中的惯容器都是机械式的，其普遍存在背隙问题， 且机械式结构的非线性因素也不容忽视，这在一定程度上限制了机械式 ISD 悬架的性能。
因此本文提出了一种基于液压惯容器的 ISD 悬架，液压惯容器相较于 机械式惯容器不仅具有结构简单、承载能力大以及加工成本低的优点，而 且还可以避免机械式惯容器存在的背隙问题。
动，上下两腔形成压差，推动液压马达转动；根据牛顿定律，在液压缸中：
(F - f ) = A(P2 - P1)
20
（1）
图1 惯容器悬架示意图 如图 1（a）所示的惯容器悬架，第一级采用惯容器和阻尼弹簧并联，第 二级采用弹簧和阻尼并联，然后将两级串联起来。理论上该悬架结构可在 全频域范围内缓冲和衰减由路面不平度引起的冲击和振动。 2 液压式惯容器结构与原理 液压式惯容器液压缸结构如图 2 所示：
式中 A 为活塞的截面积，P2 为下腔的压力，P1 为上腔的压力， 通过高压软管流向液压马达的流量可以近似的计算为：
械效率。输出..的功率作用于飞轮上，则 ThM = I q
（8）
将（6）（8）代入（7）得
DPQ =
IAhV D
.. ..
Xq
（9）
将（4）代入（9）得；
DP
2级串联型ISD悬架频响特性分析与试验
Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｅ ｐ ｒ ｍ ｅ ｔ ｏ ｒ ｑ ｅ ｙ ｒ ｓ ｏ ｓ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｓ ａ ｙ ｉ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ｆ ｆ ｅ ｕ ｎｃ ｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｃ ｏ ｗｏ－ｔ ｇ ｅ ｉｓ ｃ ｎ ｃ ｅ Ｓ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｆ ｔ ・ ａ ｅ ｓ ｒ ｅ － ｏ ｎｅ ｔ ｄ Ｉ Ｄ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ｓ
样机， 进行 了悬架频域性能台架试验． 结果表 明： 与传统悬架相比， 串联型“ ２级 惯容 一弹簧 一阻尼” 车辆悬架具有 良 的低频频响特性 ， 好 使车身共振频率从 １３ ｚ ． 降到 了０８Ｈ ， Ｈ ． ｚ车身加速度、 轮胎动 载荷及悬架动行程 ３ 者增益的低频共振峰值分别减小了 ５ ％ ， ％ ，５ ， ２ ５ ０ １ ％ 有效抑 制 了车身共振 ，
Ｚ ａ ｇ Ｘｉｏｉｎ ｈ ｎ ａ ｌ ｇ，Ｃ ｅ ａ ｈｎ ，Ｎｉ Ｊａ ｉ ｅ ｉｍｅ ，Ｗａ ｇ Ｒｕ ｃ ｅ ｎ ｏｈ ｎ，Ｃ ｅ ｕ ｘａ ｈ ｎ Ｙ ｅ ｉ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｔ ｔ ｅａｄＴａｉ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｊ ｎ ｓ ｉｅｓｙ Ｚ ｅｊ ｎ ， ｉｎｓ １０ ３ ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ ห้องสมุดไป่ตู้ ｉ ｎ ｒｆｃ ｎ ｉｅｒ ， ｉ ｇｕＵｎｖｒｉ ， ｈ ｎｉ ｇ Ｊ ｇｕ２ ２ １ ，Ｃ ｉａ Ａｕ ｍｏｖ ｆ ｎ ａ ｔ ａ ａ
２级 串联 型 ＩＤ悬 架 频 响特 性 分 析 与试 验 Ｓ
张孝 良，陈 龙 ，聂佳梅 ，汪若尘 ，陈月霞
（ 江苏大学 汽车与交通２程学 院，江苏 镇 江 ２ ２ １ ） １ ２ １０ ３
摘要 ： 于“ 基 惯容 一弹簧 一阻尼 ” 械 系统 与 “ 机 电容 一电感 一电 阻” 电子 系统 之 间严 格 的对 应相 似 关 系 ， 据级 联 滤波 的基本 原理 ， 根 以并联 的弹簧 和 阻尼元件 为 第 １ ， 级 并联 的惯 容 器、 弹簧 和 阻尼元 件 为 第 ２级 ， 出了一 种 ２级 串联 型 “ 提 惯容 一弹簧 一阻尼” ＩＤ） （Ｓ 车辆 悬架。 用机 械 阻抗 法建 立 悬 应 架的 １４车辆模 型 ， 悬 架 系统 频响特 性进 行 了仿 真 分析 ， ／ 对 设计 了齿轮 齿 条惯 容 器装 置及 悬架原理
车辆惯容器-弹簧-阻尼器悬挂构型设计方法综述
兵工学报 ACTA ARMAMENTARII
Vol. 41 No. 4 Apr. 2020
车辆惯容器-弹簧-阻尼器悬挂构型设计方法综述
徐龙, 毛明, 陈轶杰, 杜甫, 代健健
( 中国北方车辆研究所 底盘部件技术部, 北京 100072)
摇 摇 摘要: 高机动履带车辆中悬挂系统起着承载、缓冲和减振的作用,是实现车辆越野机动性能的 核心。 惯容器自出现以来,就被广泛应用于被动隔振网络中,并且表现出了优良的隔振性能。 针对 悬挂构型设计,根据近些年专业技术领域的发展,系统介绍并总结了惯容器-弹簧-阻尼器( ISD) 新 型悬挂的构型及其设计方法;从悬挂设计的基本方法入手,系统分析了悬挂设计分析法和综合法的 优劣;论述了机电相似理论的发展和 ISD 悬挂构型设计技术的进展。 提出了 ISD 车辆悬挂技术未 来的发展方向是:ISD 悬挂的工程化和集成化、基于多个惯容器的 ISD 悬挂系统构型设计和整车悬 挂系统的优化匹配。 摇 摇 关键词: 车辆; 惯容器-弹簧-阻尼器悬挂; 分析法; 综合法; 机电相似; 悬挂构型 摇 摇 中图分类号: U463郾 33 + 1; TJ810郾 3 + 32 文献标志码: A 文章编号: 1000鄄1093(2020)04鄄0822鄄11 摇 摇 DOI: 10. 3969 / j. issn. 1000鄄1093. 2020. 04. 021
摇 第4期
车辆惯容器- 弹簧- 阻尼器悬挂构型设由承载、储能和耗能元件构成,是车辆 行动系统的重要组成部分,起到弹性支承车体、缓和 地面冲击、提升行驶平顺性的作用,同时对操纵稳定 性和行驶安全性也有极大的影响[1 - 2] 。 自 1776 年 悬挂系统应用在马车上时起,悬挂装置的结构设计 和性能优化就从未停止[3] 。 隔振理论的探索、悬挂 装置结构的创新、弹簧和阻尼元件性能的提高以及 仿真实验方法的革新,都为悬挂系统性能的提升和 改善做出了极大的贡献。
“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架鲁棒控制研究
环球市场/理论探讨-142-“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架鲁棒控制研究刘丹琦江苏大学汽车学院摘要：为解决“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架控制过程存在系统鲁棒问题，提出一种基于液压惯容器的ISD 悬架的模糊控制算法。
介绍了液压惯容器的结构及工作原理，构建了液压惯容器ISD 悬架的半车模型，搭建了相应模糊控制器，在matlab/simulink 环境下，对液压惯容器ISD 悬架平顺性进行仿真分析，仿真表明，与传统液压式ISD 悬架相比，加有模糊控制器的液压式ISD 悬架可以有效降低车身垂直振动加速度。
关键词：ISD 半主动悬架；模糊控制；仿真 引言惯容器最早最早由剑桥大学学者Smith 首先提出，并设计了齿轮齿条式和滚珠丝杠式惯容器[1-2]，其研究结果表明，惯容器针对汽车综合性能尤其是隔振性能有很大的提升，2006年台湾学者王富正将惯容器应用到火车悬架中[3]，改善了火车的乘坐舒适性、系统动态性能及稳定性。
随着机电相似理论的完善，近年来国内学者在悬架中引入惯容器，提出了ISD(Inerter-Spring-Damper)悬架的概念，并证实应用惯容器能够提高悬架隔振性能。
目前ISD 悬架普遍都是被动结构，无法有效体现ISD 悬架性能，部分论文研究了ISD 悬架半主动控制，然而其鲁棒性问题仍未有效解决。
现针对ISD 半主动悬架鲁棒性问题提出模糊控制，在此基础上对液压惯容器的结构进行分析计算，构建了基于液压惯容器的ISD 悬架半主动悬架模型，搭建了相应模糊控制器，仿真分析了该型悬架的性能。
1、动力学建模图1 ISD 半主动控制悬架悬架动力学方程为：式中：m b 为簧上质量，m w 为簧下质量，k 为悬架弹簧刚度，c 为悬架阻尼，b 为惯容器惯容系数，k t 为轮胎弹簧刚度，z b 为簧上质量垂直位移，z w 为簧下质量垂直位移，z g 为轮胎垂直位移。
2、模糊控制器设计为了增强悬架系统的鲁棒性，采用模糊控制对悬架系统中电磁阀开闭进行控制从而实现悬架的模式切换，以使设计悬架性能进一步完善。
惯质系数对车辆ISD悬架系统频率特性的影响研究
第37卷第7期振动与冲击JO U RN AL O F V IBR A TIO N A N D SH O C K V ol.37N o.7 2018惯质系数对车辆I S D悬架系统频率特性的影响研究杨晓峰杜毅刘雁玲胡健滨刘昌宁徐旭2(1.江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013;2.江苏大学理学院，江苏镇江212013)摘要：研究了惯质系数的变化对ISD(I n e r t e r-Spring-Damper)悬架系统偏频与主频的影响及其作用规律。
基于惯容器、弹簧和阻尼3个元件的排列组合和被动机械元件工作特点，列出10种可行的车辆ISD悬架;依据它们的无阻尼阻抗，将它们分类为4种类型的无阻尼悬架;对其中3类含惯容器的悬架进行深人分析，发现惯容器质量阻抗的引人和新型机械网络拓扑特性的影响，使得不同类型的悬架系统具有显著的偏频和主频的个数差异。
仿真结果表明#提高惯质系数可有效降低各类悬架偏频与主频，使得主频脱离垂直方向人体最敏感的频率范围。
同时可以发现随惯质系数的增大，惯质系数对偏频和主频的影响程度不断减小。
关键词：ISD悬架;惯质系数;偏频;主频中图分类号：U463.33 文献标志码：A DOI：10.13465/ki.j v s.2018.07. 036In flu e n c e s o f in e rtia l m a ss c o e ffic ie n t o n fr e q u e n c y c h a ra c te ris tic s o f I S D s u s p e n s io n s y s t e m s YANGXiaofeng1，D U Y i1，LIU Yanling1，H U Jianbin1，LIUChangning1，X U X u2(1.School o f Automotive and T r a f f i c Engineering，Jian gsu Univer sity，Zhenjiang212013，China;2.Facu lt y o f Science，Jian gsu Univer sity，Zhenjiang212013，China)Abstract：The influences of i n e r t i a l mass coefficient on partial frequency and dominant frequency of inerter-s j D r i n g-damper (I S D)suspension systems were studied.10 effective ISD suspensions were presented based on different permutations and combinations of inerter，spring and damper，and working features of passive mech These ISD suspensions were classified into four types of undamped suspensions according t o3 types of undamped suspensions containing an inerter were studied.I t was found that frequency numbers of t hese 3 types of undamped suspensions are obviously different due t o effec ts of inerter mass impedance and newmechanical network’s topological characteristics.Simulation results indicated that partial frequency and dominant frequency o f various suspensions can be reduced with increase in i n e r t i a l mass coefficient t o make their dominant frequencies be away from the most sensitive frequency range of human body in the vertical direction；furthermore，influences of i n e r t i a l mass coefficient on partial frequency and dominant frequency decrease with increase in i n e r t i a l mass coefficient.Key words：ISD suspension system；i n e r t i a l mass coefficient；partial frequency；dominant frequency惯容器是一种新型质量元件，作用于它两端点的 力正比于两个端点相对加速度[1]，在各种机械隔振系 统中使用惯容器能提升性能的事实已经得到了广泛证 实[2C]。
基于惯容器的铁道车辆悬挂性能提升研究
A
com
parative study of several low-complexity inerter-spring-damper suspension layouts was made from the point
A railway vehicle vertical dynamics model with six-DOF was
Abstract：As a newly
developed vibration isolation component , inerter has great potential to improve the per
formance of vibration isolation system . Based on this, the effect of the inerter, w h e n it was applied to the railway vehicle suspension systems , on the improvement of suspension performance was investigated. view of engineering applications.
第
39卷 第 2 期 2017年 2月 1001-8360(2017)02-0032-07
JOURNAL OF T H E CHINA RAILW AY SOCIETY
铁
道学Βιβλιοθήκη 报Vol. 39 No. 2 February 2017
文章编号：
基于惯容器的铁道车辆悬挂性能提升研究
孙晓强，陈 龙 ，汪少华，张孝良
从具有工程应用价值的角度出发针对几种包含惯容器且具有较低结构复杂度的惯容弹簧阻尼悬挂系统进行研究建立包含一系悬挂和二系悬挂的铁道车辆六自由度垂向动力学模型以提升车辆运行平稳性为目标采用粒子群优化算法对包含惯容器的铁道车辆悬挂参数进行优化在此基础上分析对比各悬挂系统的频率响应以及在随机激励下的瞬态响应
_惯容器_弹簧_阻尼_悬架系统正实综合研究
1 前言
2003 年 SMITH[1]创造性地提出了一种无接地约束的与电容完 ） ， 并给出了其实现装置， 实现了机电系统 全相似的惯容器 （Inerter 的一一对应， 利用弹簧、 阻尼、 惯容器三种元件的速度阻抗表示可以 灵活地制定机械振动系统的传递函数， 使得机械振动系统网络综合 成为可能，开辟出一条改善机械振动系统性能的新途径。在文献[1] 中， 作者首先列出 ISD 悬架系统的几种结构， 然后采用优化方法通 过调整元件的数值来进行单目标或者多目标优化，由于惯容器、 弹 簧和阻尼三种元件的组合形式多种多样， 这种方法的缺点是容易将 ISD 悬架网络局限在几种固定的结构， 不够一般化， 有可能会漏掉 一些性能优良的结构形式。在文献 中作者将电子网络的正实综合
“惯容器-弹簧-阻尼” 悬架系统正实综合研究 陈国涛等：
其中， Acl = A+B D C s B C
2 k k 2 2
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3 车辆悬架系统模型
单轮车辆模型， 如图 1 所示。悬架结构分为已知部分和未知 部分，已知部分为弹簧 ks，未知结构部分用一正实控制器 K （s ） （正实阻抗 ） 表示， ms 为簧上质量， mu 为簧下质量， ks 为已知弹簧 kt 为轮胎刚度， zs、 zu、 zr 分别表示车身位移， 车轮位移和路面 刚度， 位移。 F 代表悬架未知结构部分产生的作用在簧上质量和簧下质 量的等大反向的力。 咬 =- F - ks z + ks z z 其动力学方程为： s ms ms s ms u 咬 = F + ks z - ks z + kt z - kt z z u mu ms s mu u mu r mu u
2 网络综合基础
ISD 悬架系统的基本元件有三个， 即惯容器、 弹簧和阻尼器 （减振器 ） ， 分别对应于电子网络中的电容、 电感和电阻。 惯容器和
基于_惯容器_弹簧_阻尼_组合的悬架性能分析_蒋涛_陈龙_张孝良
32 重庆理工大学学报
2
2． 1
基于机械阻抗的悬架系统动力学模型
机械阻抗 机械阻抗方法的概念早在 20 世纪 30 年代初
Y2 （ s ） =
k2 1 + s 1 1 + b 2 s c2
（ 5）
Y3 （ s ） =
（ 6）
。机械阻抗表示为各种激振情况 （ 如简
周期、 瞬态、 随机 ） 频域内响应 量 和 激 振 量 之 谐、 阻抗与导纳互为倒数关系。 比。数学上， 惯容器 如 同 机 械 系 统 中 的 弹 簧 和 阻 尼 器 一 样， 是 一 种 真 正 的 两 端 点 元 件， 其动力学表达 式为： d ( v2 － v1 ) f = b dt 端点速度； b 为惯质系数。 根据机械阻抗的定义， 可以导出弹簧、 阻尼和 惯容器 3 种元件各种形式的机械阻抗表达式， 如 表 1 所示
［9 ］ 空间。国外学者 SMITH M C 列的建立
基于弹簧、 阻尼、 惯容器三元件， 按照排列组
提出了一种 合的方式将 3 个元件安排在不同位置， 可实现三 元件并联， 二元件串联后与一元件并联， 二元件并 三元件串联等 8 种不同的三 联后与一元件串联， II 可直接应用于 如图 1 所示。 结构 I、 元件结构， 车辆隔振系统中， 由于惯容器和阻尼元件不能单 独承受静载荷， 其余 6 种三元件 ISD 悬架结构无 法直接应用于车辆悬架， 故对所设计的 6 种结构 “保护” IV 改进成结 进行并联 弹簧处理。结构 III、 S4 ， VI、 VII、 VIII 根据保护弹簧并联 结构 V、 构 S3 、 位置不同， 可组合成 S5 1 ～ S8 2 8 种 ISD 悬架结构， 因此共建立了 12 种 ISD 悬架结构， 如图 2 所示。
ISD悬架的一体化设计与分析
ISD悬架的一体化设计与分析雷黎;雷杰超;林琳;张建成【摘要】为提高某样车隔振性能,探讨"惯容器—弹簧—阻尼"(ISD, Inerter-Spring-Damper)悬架一体化集成技术的实现方法,设计一款ISD一体化悬置,分析了三元件的设计过程,并建立三自由度四分之一模型,对比了传统悬置和ISD悬置振动响应仿真结果.结果表明,相比于传统悬置,ISD悬置的驾驶室加速度、悬置动行程和车体加速度分别降低了3. 27% 、21. 05% 、0. 773% .可见,ISD悬置是一款性能优异、易于工程布置以及可广泛应用的ISD一体化悬架系统,能有效提高隔振性能,可实现弹簧、惯容器、阻尼元件同轴一体化的设计目标.%In order to improve the vibration isolation performance of some prototypes,a method of integrated technology about ISD ( Inerter-Spring-Damper) suspension has been discussed and a ISD integration suspension has been designed. A three-DOF quarter vehicle model is established to compare the simulation analysis results of traditional suspension and ISD suspension. The results show the root mean squares of cab acceleration, suspension dynamic stroke and body acceleration reduced by 3. 27% 、21. 05% 、0. 773% , which means that ISD suspension can effectively improve vehicle ride comfort. And the design process is introduced, which can realizes the goals of spring and inerter, damper elements coaxial integration design, and a ISD suspension system is developed ,which is easy to project layout and can be widely used for good performance.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】11页(P869-879)【关键词】ISD悬架;惯容器;一体化设计;结构分析【作者】雷黎;雷杰超;林琳;张建成【作者单位】广西大学机械工程学院,广西制造系统与先进制造技术重点实验室,广西南宁 530004;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁 530004;广西大学机械工程学院,广西制造系统与先进制造技术重点实验室,广西南宁 530004;广西大学机械工程学院,广西制造系统与先进制造技术重点实验室,广西南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言车辆悬架是指汽车的车架与车桥或车轮之间的一切连接装置的总称[1]。
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１ 前 言
２ ０ 年 ｓ Ｔ ｌ 造ｌ地提出了一种无接地约束的与 电容完 ０ ３ ＭＩＨ１ ！ 咆０ 生
弹簧 、 阻尼一样均为两端点元件 ， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ运动学方程分别为 ：
全相似的惯容器（ｎｒ ｒ， Ｉｅｔ ）并给出了其实现装置 ， ｅ 实现了机 电系统 式中： 施加于元件两端点上等大反向的力 ；一端点速度 ； 产一 的一一对应 ， 利用弹簧、 、 阻尼 惯容器三种元件的速度阻抗表示可 以 ６ 陨容系数（ｎｒ ｎ ｅ ， 一 Ｉｅｔ ｃ ）单位为 ；一弹簧刚度 ； 阻尼 ａ ｃ 一 灵活地制定机械振动系统的传递函数， 使得机械振动系统网络综合 系数 。 成为可能 ，开辟 出一条改善机械振动系统Ｉ 生能的新途径。在文献 对上式分别取拉普拉斯变换便可以得三种元件速度阻抗 ：
ｒｂ ｓ ｃ ｎｒｌ ｒ ｅｉ ｅ ａｅ ｎ ｔｅｐ ｓ ｅ ｓｓ ｍ ｔｅｒ ｎ ｉｅｒｍａ ｉ ｉｅ ｕ ｌｉ （ ＭＩ ｏ ｕｔ ｏ ｔ ｌ ｓ ｄ ｓ ｎ ｄ ｂｓｄ ｏ ｈ ａ ｉ ｙｔ ｈ ｏ ａ ｄ ｆ ａ ｔ ｘ ｎ ｑ ａｉｅ Ｌ ） ｏｅ ｇ ｓ ｖ ｅ ｙ ｎ ｒ ｔｓ ｍ ｔｏ ． ｆ ｅｒｏ— ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ （ ＭＳ ｏ ｅ ｉ ｅｂ （ ｃｅ ｒ ｉｎａ ｅｒ ｅｃｍ ｏｔ ｎ ｅ ｔｅｓｌ－ ｅｈ ｄＷ ｔｍ ａ － ｑ ａｅ Ｒ ） ｈｃ ｏ ａｃ ｌ ａ ｏ ｆ ｄ ｏ ｆ ｒ ｄ ｈ ｏｕ ｏ ｆｖ ｌ ｅｔ ｓ ｔ ｎｏ ｓ ｅｓ ｎｓ ｕ ｔｒｓｃｍｅｄ ｗ ｅｓｌｔ ｎｏ ｔｅＰ ｓ ｉｅ Ｒ ａ （ Ｒ） ｂ ｓ ｃ ｎｒｌ ｒ ｈ ｎ ｉ ｆ ｕｐ ｎ ｉ ｔ ｃｕｅ ｏ ｏ ｎｔ ｔ ｏｕｉ ｈ ｏｉｖ － ｅ Ｐ ｏ ｒ ｕｔ ｏ ｔ ｌ ． ｅ ｏ ｓ ｏ ｒ ｏｈ ｏｆ ｔ ｌ ｆｏ ｏｅＴ
ｕ ｉｇ ｅ ｏ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｒ ｈ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗ ｔ ＭＩａ ｏ ｉ ｍ ｏｖ ｏ ｂ ｅ ｌ ｅ ｒｍａ ｒ ｎ ｑ ａｉ ， ｄ ｔ ｅ ｓｎ ｖ ｌ ｔ ａｙ ａ ｏ ｉ ｍ ｏ ｉ ｅ ｉ Ｌ ｇ ｒｔ ｔ ｓ ｌ ｅ ｄ ｕ ｌ ｉ ａ ｔ ｉ ｉ ｅ ｕ ｔ ａ ｏ ｌ ｔ ｈ ｌ ｈ ｏ ｎ ｘ ｌ ｙｎ ｈ
陈国涛 陈 龙 张孝良 汪若尘 （ 江苏大学 汽车与交通工程学院， 镇江 ２ ２ １ ） １０ ３
Ｔｈ ｅ ＰＲ ｙ ｔ ｅ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ＳＤ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｅ Ｉ ｔ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｍ
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机 械 设 计 与 制 造
１ ６ １
文章 编 号 ：０ １ ３９ （０ ２ ０ — １６ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）４ ０ － ３ １
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ
＆
Ｍ ａ ｕ ａ ｔｒ ｎ ｆｃｕｅ
第 ４期 ２１ ０ ２年 ４月
“ 惯容 器一 弹簧一 阻尼 ＂ 架 系统正 实综合研 究 术 悬
关键词 ： 悬架 系统 ； 容 器 ； Ｉ 贯 正实综 合
【 ｂｔ ｃ】ｎｏ ｅ ｔ ｄｓ ｎａ ｉ ｏｆｒ ｏ ｅｔ ｅｉ ｅ ｕ ｅｓ ｎ ｔ ｃ ｒ，ｐ ｓｉ ａ Ａ ｓ ａｔ ／ ｄｒ ｏ ｅｉ ｎ ｏ ｍ ｏ —ｒ ｎ ｄｖｈ ｌ ｓｓ ｎｉ ｒ ｔ ｅａ ｏ ｔ ｅ ｅ ｒ ｒ ｇ ｋ ｄ ｆｃ ｔ ｉ ｅ ｃ ｐ ｏ ｓｕ ｕ ｉｖ ｒ ｌ
ｓ ｃ ｕｈ ｉ ｅ ｔｒ ｐｒｎ ａ ｄ ｄ ｍｐｅ ， ｉ ｈ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ，ｃ ｍｐａ ｅ ｔ ｒ ｄｉｉｎ ｓ ｓｖ ｕｐｅ ｓｏ ｎ ｒｅ ，ｓ ｉｇ ｎ ａ ｒ ｗｈ ｃ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｓ ｔ ｏ ｒ ｄ ｗｉｈ ｔａ ｔ ａ ｐａ ｉｅ ｓ ｓ ｎ ｉｎ， ｏｌ
ｉ ｐ ｄｎ ｅｔ ｎ ｅ ｆ ｎ ｔ ｎｏ ｅ ｏｉｖ ｅ ｂａｎｄ ａ ｈ ｓ ａｌ ａｚ ｄｂ ｉｇｐ ｓ ｅｅ ｍ ｎｓ ｍ ｅ ａｃ ｒ ｓ ｒ ｕ ｃｉ ｔ ｓ ｉ ｒａ ｏ ｔｉｅ ｅｐ ｙｉ ｙｒｌ ｅ ｙｕ ｎ ａ ｉ ｌｅ ｔ ａｆ ｏ ｆ ｈ ｐ ｔｅ ｌ ｒ ｃ ｌ ｅｉ ｓ ｓ ｖ ｅ
【 摘 要 】 了设计一种 以舒适性为导向的车辆悬架结构， 为 基于无源系统理论和 Ｌ Ｉ Ｍ 线性矩阵不 等式方法， 设计了正实鲁棒控制器， 以车身加速度均方根值为乘坐舒适性指标 ， 将求解悬架结构的问题 归结为求解正 实鲁棒控制器的问题 ， 利用遗传算法结合 Ｌ Ｉ Ｍ 算法解 Ｂ Ｉ Ｍ 双线性矩 阵不等式求解该 问 题， 然后将得 到的 正 实阻抗传 递 函数 用弹 簧 、 阻尼 、 容 （ ｅｔ —ｐｉｇＤ ｍｐｒＩＤ物理 实现 出来 。 惯 Ｉ ｒ ｒＳ ｒ — ａ ｅ， ） ｎ ｅ ｎ Ｓ 结果表 明 ， 与传 统被动 悬架相 比 ， 综合 出来的 ＩＤ悬 架能够显著 改善 车辆 的乘 坐舒适性 和行驶 安全性 。 Ｓ
ＣＨＥＮ Ｇｕｏ ａ ＣＨＥＮ ｎ ＺＨＡＮＧ ａ —ｌａ ｇ， ＡＮＧ ｏ ｃ ｎ —ｔｏ， Ｌｏ ｇ， Ｘｉ ｏ ｉ ｎ Ｗ Ｒｕ — ｈｅ
（ｃ ０ｌ ｆ ｕｏ ｏ ｉ ｎ ｒ｛ｃＥ ｇｎｅｉｇＪ ｎ ｓ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎｉ ｇ２ ２ １ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ０ ｔｍ ｂｌ ａ ｄＴ ａ ｎ ｉｅｒ ， ａ ｇｕＵ ｉｅｓｙ Ｚ ｅｊ ｎ １ ０ ３ Ｃ ｉａ Ａ ｅ ｂ ｎ ｉ ｔ ａ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｓｅ ；ｎ ｒ ｅ ； ｏ ｉｉ ｅｒ ａ ｎ ｓ ｙ ｔ ｅ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ｓ ｔ ｍ Ｉ ｅ ｔ ｒ Ｐ ｓｔｖ ｅ ｌ ｅ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｙ ｓ
中 图分类 号 ：Ｈ１ ， ４ ３３ 文献标 识 码 ： Ｔ ６ Ｕ ６ ．３ Ａ